奚鐸聞/XI Duowen

（上海市建設(shè)機械檢測中心有限公司，上海 200233）

擦窗機是一種懸掛裝置架設(shè)于建筑物或構(gòu)筑物上，通過起升機構(gòu)驅(qū)動鋼絲繩平臺，沿立面上下運行的建筑物維護設(shè)備[1]。而擦窗機的后備制動器安裝在設(shè)備提升機構(gòu)的卷筒輸出軸上，作為對起升機構(gòu)提供二重保護的安全設(shè)施，這種安全設(shè)施同樣也應(yīng)用于高處作業(yè)吊籃[2]。

為確保后備制動器能正常工作，需要定期檢測其制動性能。在檢測過程中，后備制動器的檢測設(shè)備起到了重要的作用。而現(xiàn)有的后備制動器檢測設(shè)備主要由國外進口，在國內(nèi)的相關(guān)領(lǐng)域，尚未有設(shè)計專利出現(xiàn)。本文將針對此問題，提出一個詳細的后備制動器檢測設(shè)備設(shè)計方案。

本文利用后備制動器的結(jié)構(gòu)特點，以國家標準為準繩，設(shè)計了一種擦窗機用后備制動器的檢測裝置，并配套的設(shè)計了這套裝置的操作方法。

1 后備制動器結(jié)構(gòu)分析

普英特高層設(shè)備有限公司通過分析后備制動器的設(shè)計原理，比對現(xiàn)有各類后備制動器的優(yōu)缺點，提出了一種全新的后備制動設(shè)計方案[3]。

圖1 為該后備制動器的工作原理圖。當內(nèi)棘輪逆時針轉(zhuǎn)動時，由于滾柱脫離，使得內(nèi)棘輪能自由轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)提升功能。而當內(nèi)棘輪順時針轉(zhuǎn)動時，將帶動制動圈一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生由力矩限制器控制的阻力矩，使得整個制動器的阻力矩大于制動載荷的動力矩，從而產(chǎn)生機械制動。

圖1 后備制動器原理圖

因此，當棘輪在卷筒輸出軸上固定后，若轉(zhuǎn)軸順時針轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)速達到一定值后，棘輪將會自動與制動圈抱死，形成機械制動。

2 檢測裝置的開發(fā)

如后備制動器是設(shè)備的一部分，應(yīng)將后備制動器安裝在整個系統(tǒng)中進行試驗。如該試驗無法實現(xiàn)，則應(yīng)在一試驗裝置上進行。

后備制動器作為擦窗機的一部分，本應(yīng)通過設(shè)備的帶載運行來實現(xiàn)其制動功能。然而，擦窗機本體通常不具備自檢測后備制動器制動性能的能力，必須使用專用的檢測設(shè)備，才能評估其安全性能。

因此，開發(fā)了如圖2 所示的擦窗機用后備制動器檢測裝置。該裝置由提升制動系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、機架系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)4 個子系統(tǒng)組成。

圖2 后備制動器檢測裝置結(jié)構(gòu)圖

4 個子系統(tǒng)中，機架系統(tǒng)位于裝置的底部，用于支撐其他所有系統(tǒng)。加載系統(tǒng)安裝在機架內(nèi)的導(dǎo)桿上，用于裝載試驗載荷。提升制動系統(tǒng)安裝在機架頂部平臺上，用于提升載荷，并在需要時進行制動。電氣系統(tǒng)分布在檢測裝置中，由所有的電氣設(shè)備組成，以電力驅(qū)動的方式，實現(xiàn)整個檢測裝置的自動化運行。

該裝置的工作原理是，當提升制動系統(tǒng)將加載系統(tǒng)提升到待測位置，并用制動器使加載系統(tǒng)保持靜止后，手動釋放制動器，使加載系統(tǒng)在重力的作用下下落，以此模擬平臺在緊急情況下下落的場景。此時，后備制動器應(yīng)開始制動，使加載系統(tǒng)停止下落，重新回復(fù)靜止狀態(tài)。根據(jù)制動過程中檢測出的試驗數(shù)據(jù)，檢測裝置將自動判斷出試驗的成功與否。

檢測裝置各系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和功能如下。

2.1 提升制動系統(tǒng)

提升制動系統(tǒng)以電機作為動力源，通過聯(lián)軸器，驅(qū)動架在2 個軸承座上的卷筒軸，卷筒軸上裝有卷筒，而鋼絲繩纏繞在卷筒上。該系統(tǒng)的電氣制動功能，由電磁制動器實現(xiàn)；機械制動功能，則由被測的后備制動器實現(xiàn)。制動時，由鋼絲繩向下方的載荷傳遞制動力，而拉力傳感器則可以精確的檢測出制動力的大?。▓D3）。

圖3 提升制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 加載系統(tǒng)

加載系統(tǒng)包括框架、載荷和直線軸承。所有載荷安裝在框架內(nèi)，載荷采用分體式設(shè)計，由數(shù)塊配重塊組成，可根據(jù)試驗載重要求，來調(diào)節(jié)安裝的數(shù)量。吊點位于框架頂部，用于將框架固定在鋼絲繩上；框架的上下2 個平面，裝有4 個引導(dǎo)加載系統(tǒng)沿導(dǎo)桿上下滑動的直線軸承（圖4）。

圖4 加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3 機架系統(tǒng)

機架系統(tǒng)的主體是機架，其頂部裝有檢測制動距離的位移傳感器，底部裝有用于隔離檢測裝置與外界振動的墊鐵，側(cè)面裝有檢測系統(tǒng)控制柜，用于容納電控系統(tǒng)中的低壓電器（圖5）。

圖5 機架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

機架的內(nèi)部裝有引導(dǎo)加載系統(tǒng)上下活動的2個導(dǎo)桿，導(dǎo)桿上印制有公制的長度單位標識，能連同位移傳感器，實現(xiàn)對制動距離檢測數(shù)據(jù)的雙重確認。機架內(nèi)側(cè)的底部，還裝有減輕加載系統(tǒng)下落時，與機架碰撞力度的減震彈簧。

2.4 電氣系統(tǒng)

如圖6 所示，檢測系統(tǒng)控制柜通過主電源獲得380V 交流電后，通過分線、變壓的方式，分別將380V 交流電輸送到電機和制動器，而將12V 直流電輸送給位移傳感器和壓力傳感器。

圖6 系統(tǒng)框圖

為了實現(xiàn)自動運行，需要將所有電氣設(shè)備接入同一個網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)中，PLC 的通信模塊通過交換機與觸摸屏連接，以實現(xiàn)檢測裝置與操作者間的人機交互；而PLC 的輸出模塊則通過端子臺與電機、制動器等電氣設(shè)備連接，以控制這些設(shè)備有序的自動運行，控制程序的流程圖可參考圖7。

圖7 后備制動器制動性能檢測試驗的流程圖

3 制動性能檢測試驗的方法

后備制動器制動性能檢測試驗中，應(yīng)遵循的試驗規(guī)則主要為：制動試驗的制動距離均應(yīng)小于500mm，沖擊載荷系數(shù)均應(yīng)小于3，且累計有效試驗次數(shù)至少為3 次。試驗裝置的使用方法如下。

1）檢查試驗裝置無損壞且已斷電后，正確安裝試驗載荷及待測的后備制動器，保證載荷與后備制動器在試驗裝置上連接牢固，無松動。

2）檢查試驗裝置的電源正確連接后，打開電源開關(guān)，檢查試驗裝置通電后的狀況。

3）在觸摸屏上完成試驗參數(shù)設(shè)置，即可開始試驗，試驗流程如圖7。

4）待試驗結(jié)束后，觀察試驗的成功與否，并記錄試驗數(shù)據(jù)。

5）關(guān)機并斷開電源，拆除試驗載荷及被測的后備制動器，對試驗裝置進行清潔后妥善保存。

4 結(jié)語

采用模塊化設(shè)計方法，將后備制動器檢測裝置分為4 個子系統(tǒng)。其中，3 個機械系統(tǒng)分別用于實現(xiàn)支撐、添加載荷和提升制動的3 種功能，而電氣系統(tǒng)則能夠?qū)⒄麄€檢測裝置的電氣設(shè)備接入同一個網(wǎng)絡(luò)，用PLC 進行編程控制，從而實現(xiàn)檢測作業(yè)的自動化。

本文開發(fā)的檢測裝置，可有效降低后備制動器性能檢測工作的強度，提升檢測工作的效率，提升高處作業(yè)吊籃及類似的高空作業(yè)設(shè)備的安全性能。